Екип от специалисти от САЩ и Япония създаде първия в света спинтронен вероятностен бит (или p-бит) върху силициев чип, изработен по стандартна полупроводникова технология. Устройството, което е с размерите на обикновен транзистор, генерира случайни колебания между 0 и 1. Тези колебания го правят идеално решение за задачи, свързани с изкуствения интелект и машинното обучение, при които трябва да се търсят огромен брой възможни решения.

При класическите изчисления данните съществуват в едно от двете състояния: 0 или 1. Дори когато една програма използва случайни числа, тя ги получава от псевдослучаен генератор, който всъщност е детерминиран. Вероятностните изчисления използват физически нестабилни битове, които превключват между състоянията 0 и 1 на случаен принцип, посредством термични или магнитни флуктуации. Такова устройство може да се използва за така наречената „селективна оптимизация“: вместо последователно да се изпробват всички варианти (както е при конвенционалния компютър), то изпробва много пътища паралелно и избира най-вероятните от тях.

Спинтрониката, технология, която обработва и съхранява информацията чрез манипулиране на вътрешния квантов спин на електрона, се превърна в една от най-обещаващите технологии за създаване на вероятностни процесори. Спинтронните устройства не използват заряда на електрона, а неговия квантов спин (вътрешен импулс). В наноразмерните магнитни елементи спинът може произволно да променя посоката си поради термични флуктуации. Това е явление, наречено суперпарамагнетизъм. Именно този естествен шум се използва за генериране на вероятностния бит.

За разлика от другите технологии за вероятностни изчисления (като оптичните или фазово базираните изчисления), спинтоновите са лесно мащабируеми и консумират малко енергия.Изследователи от университета Тохоку и Националния институт за стандарти и технологии интегрират спинтронни устройства в силициев чип, като комбинират полупроводникови и спинтронни технологии. Те са използвали 130 nm CMOS процес за изработване на транзисторите и долните слоеве на взаимовръзките. След това са добавили суперпарамагнитни наноустройства и горните електроди отгоре чрез спинтронна литография. Резултатът е хибриден чип, в който конвенционалните транзистори контролират четенето и записването на вероятностните битове, докато самите битове са разположени в метални слоеве. Това е първият случай на монолитно интегриране на спинтронен вероятностен бит със силиций, съобщават от IE.

Полученият чип демонстрира две ключови характеристики, необходими за работа във вероятностен режим. Първо, екипът наблюдава стохастични колебания на изходното напрежение във времето и потвърждава, че устройството може естествено да превключва между различни състояния. Второ, те доказаха също, че средният изходен сигнал може да се контролира от приложеното напрежение, което позволява да се настройва вероятностното поведение.

„С по-нататъшни подобрения в технологията на устройствата и схемите, както и с по-интегрирани битове, изследователите очакват спинтронните р-компютри да се доближат до широкомащабно практическо приложение“,

заключава университетът в съобщението за пресата.

Единичният вероятностен бит е опитен образец. За реални изчисления са необходими хиляди и милиони такива битове, свързани помежду си. Тогава те ще могат да решават комбинаторните оптимизационни задачи много по-бързо от класическите алгоритми.

Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.

С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.